CN116176881A - 一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统包括空间动力学目标机、地面试验系统控制台、运动模拟器控制台、无线通信模块、光学暗室、分布式红外测量相机、太阳光模拟装置、服务星运动模拟器、目标星运动模拟器、悬吊式微重力模拟系统和大理石气浮台；可同时模拟空间环境中的光照情况和微重力情况，高保真的模拟空间灵巧臂的实际作业环境。采用气浮系统和悬吊机构结合的微重力补偿方案，可以提供更多方向上的更为精确的重力补偿而不用受限于绳索和机构之间的干涉碰撞。设计水平方向和垂直方向运动的绳索收放装置，兼顾了灵巧臂高重力补偿精度和狭小空间作业的矛盾，实现灵巧臂末端可以深入帆板狭缝的狭小空间作业。

Description

一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统

技术领域

本发明涉及卫星试验设备与系统，具体属于一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统。

背景技术

近年来，利用空间灵巧臂在狭小受限环境下执行灵巧精细操作任务已成为在轨服务领域的重要手段。灵巧机械臂具有结构柔顺性好、灵活度高、轻量化等优点，适合于执行非结构化环境下传统刚性臂无法完成的操作任务。然而地面重力环境导致低结构刚度的灵巧机械臂产生显著的结构变形，对机械臂的臂形和末端定位精度产生了严重影响，对其地面演示验证造成困难。同时，空间灵巧臂需要辅助末端视觉伺服控制来提高其末端定位能力，因此验证复杂在轨光照环境对于灵巧臂末端相机测量能力的影响也具有重要意义。

例如，在地面演示验证空间灵巧机械臂伸入目标卫星太阳帆板狭缝中切割连接螺栓任务时，重力的影响导致空间灵巧臂的臂形下坠，以及由狭缝外进入狭缝内剧烈的光照环境变化，都将导致灵巧臂的臂形精度和末端定位精度下降。因此，高保真的空间灵巧臂地面试验系统的关键在于对空间微重力环境和复杂光照环境的高精度模拟。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，解决了空间灵巧臂在狭小受限环境下操作的地面试验验证问题。

本发明的技术解决方案是：

一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，包括光学暗室、分布式红外测量相机、太阳光模拟装置、服务星运动模拟器、目标星运动模拟器、悬吊式微重力模拟系统和大理石气浮台；

悬吊式微重力模拟系统和大理石气浮台均置于光学暗室内，服务星运动模拟器和目标星运动模拟器放置于大理石气浮台的表面；

服务星运动模拟器包括服务星气浮基座、灵巧臂驱动控制箱、空间灵巧臂本体、灵巧臂末端视觉相机，灵巧臂驱动控制箱连接于服务星气浮基座上，且用于控制空间灵巧臂本体，灵巧臂末端视觉相机连接于空间灵巧臂本体的末端；

目标星运动模拟器包括目标星气浮基座、折叠帆板、帆板基座、帆板锁紧螺栓，帆板基座连接于目标星气浮基座，帆板锁紧螺栓将折叠帆板9固定在帆板基座上；

悬吊式微重力模拟系统用于将将重力补偿量施加在空间灵巧臂本体上，且分布式红外测量相机、太阳光模拟装置连接于悬吊式微重力模拟系统；

太阳光模拟装置用于模拟光照；

分布式红外测量相机采集服务星运动模拟器和目标星运动模拟器的位姿信息。

所述悬吊式微重力模拟系统包括外框架，外框架架设于大理石气浮台的上方；

外框架上设有垂直运动绳索收放模组、水平运动绳索收放模组，垂直运动绳索收放模组的绳索连接于空间灵巧臂本体的末端、并用于驱动空间灵巧臂本体的末端竖直移动，水平运动绳索收放模组的绳索连接空间灵巧臂本体的中部位置、并用于驱动空间灵巧臂本体的中部进行水平移动，进而将将重力补偿量施加在空间灵巧臂本体上。

还包括空间动力学目标机、地面试验系统控制台、运动模拟器控制台、无线通信模块；空间动力学目标机、地面试验系统控制台、运动模拟器控制台三者之间通过Ethercat网络进行双向数据通信；空间动力学目标机通过Ethercat总线设置太阳光模拟装置的初始光照信息，并随时间变化改变光照，模拟灵巧臂作业时的空间光照环境。

所述空间动力学目标机根据服务星运动模拟器和目标星运动模拟器的位姿信息解算服务星运动模拟器的路径方程，并将服务星运动模拟器的路径方程发送给运动模拟器控制台；

运动模拟器控制台根据服务星运动模拟器的路径方程计算服务星运动模拟器上推力器的控制量，然后通过无线通信模块将服务星运动模拟器上推力器的控制量发送给服务星运动模拟器，控制其向目标星运动模拟器接近；

服务星运动模拟器到达目标星运动模拟器附近后，运动模拟器控制台通过无线通信模块将轨迹规划信息发送给服务星运动模拟器上承载的空间灵巧机械臂，空间灵巧机械臂的末端视觉相机测得的相对位姿信息通过无线通信模块返回给运动模拟器控制台用于下一段轨迹规划，逐步引导空间灵巧臂末端到达目标星运动模拟器所承载的折叠帆板附近；

分布式红外测量相机采集空间灵巧机械臂本体上的标记点位置信息，并将标记点位置信息返回给地面试验系统控制台计算出空间灵巧机械臂本体的臂形信息和末端位姿信息。

所述悬吊式微重力模拟系统连接空间灵巧臂本体的悬吊点处连接六维力传感器。

所述悬吊式微重力模拟系统悬吊点上的六维力传感器采集空间灵巧机械臂本体悬吊处的重力分布信息，并将悬吊处的重力分布信息返回地面试验系统控制台，地面试验系统控制台根据空间灵巧机械臂的臂形信息、末端位姿信息和悬吊点处重力分布信息计算空间灵巧机械臂本体的重力补偿量，并解算为悬吊式微重力模拟系统的每个绳索收放模组的电机力矩控制量，然后将电机控制量发送给垂直运动绳索收放模组和/或水平运动绳索收放模组，垂直运动绳索收放模组和/或水平运动绳索收放模组通过绳索拉力将重力补偿量施加在空间灵巧机械臂上，抵消地面重力环境对空间灵巧机械臂产生的变形。

所述外框架设置有导轨，垂直运动绳索收放模组1包括横梁和连接于横梁的第一绳索，横梁的两端滑动连接于导轨，第一绳索的底端为第二悬吊点，第二悬吊点连接于空间灵巧臂本体的末端。

所述水平运动绳索收放模组包括两个分别滑动连接于一侧导轨的滑动部、以及第二绳索，第二绳索的两端分别连接到一个滑动部上，第二绳索上的一点为第一悬挂点，第一悬挂点连接于空间灵巧臂本体的中部位置。

进一步，所述的无线通信模块、分布式红外测量相机、太阳光模拟装置、服务星运动模拟器、目标星运动模拟器、悬吊式微重力模拟系统和大理石气浮台都布置在光学暗室中，避免庞杂光源干扰。分布式红外测量相机发射的红外波段与服务星运动模拟器上所承载的空间灵巧机械臂末端视觉相机的接受波段错开，避免对空间灵巧机械臂末端相对位姿的测量产生干扰。

进一步，垂直运动绳索收放模组、水平运动绳索收放模组可以通过控制绳索的收放来控制绳索末端的拉力，通过悬吊点上搭载的六维力传感器采集受力状态信息用以补偿重力，绳索收放模组和还可以分别在导轨和横梁上移动，扩大运动补偿的范围。此外，外框架顶部还搭载分布式红外测量相机和太阳光模拟装置。

进一步，气浮基座可以通过气压控制悬浮在大理石气浮台上，消除气浮台平面内的三个自由度方向上的摩擦阻力。灵巧臂驱动控制箱内含有电机驱动模块，用于驱动空间灵巧臂本体弯曲运动，灵巧臂末端视觉相机可以测量与目标点的相对位姿信息，使灵巧臂运动至目标点附近执行操作任务。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

(1)可同时模拟空间环境中的光照情况和微重力情况，高保真的模拟空间灵巧臂的实际作业环境。

(2)采用气浮系统和悬吊机构结合的微重力补偿方案，可以提供更多方向上的更为精确的重力补偿而不用受限于绳索和机构之间的干涉碰撞。

(3)设计水平方向和垂直方向运动的绳索收放装置，兼顾了灵巧臂高重力补偿精度需要更多悬吊绳索和狭小空间作业无法容纳过多悬吊绳索的矛盾，利用垂直方向的单绳悬吊重力补偿灵巧臂末端，实现灵巧臂末端可以深入帆板狭缝的狭小空间作业。

附图说明

图1为空间灵巧臂狭小区域精细操作的地面微重力模拟试验系统组成示意图；

图2为服务星运动模拟器组成示意图；

图3为目标星运动模拟器组成示意图；

图4为悬吊式微重力模拟系统组成示意图。

附图标记说明：1、空间动力学目标机；2、地面试验系统控制台；3、运动模拟器控制台；4、无线通信模块；5、光学暗室；6、分布式红外测量相机；7、太阳光模拟装置；8、服务星运动模拟器；9、目标星运动模拟器；10、悬吊式微重力模拟系统；11、大理石气浮台；8-1、服务星气浮基座；8-2、灵巧臂驱动控制箱；8-3、空间灵巧臂本体；8-4、灵巧臂末端视觉相机；9-1、目标星气浮基座；9-2、折叠帆板；9-3、帆板基座；9-4、帆板锁紧螺栓；10-1、外框架；10-2、垂直运动绳索收放模组；10-3、水平运动绳索收放模组；10-4、第一悬吊点；10-5、导轨；10-6、横梁；10-7、第二悬吊点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：

空间灵巧臂狭小区域精细操作的地面微重力模拟试验系统见图1，主要包括空间动力学目标机1、地面试验系统控制台2、运动模拟器控制台3、无线通信模块4、光学暗室5、分布式红外测量相机6、太阳光模拟装置7、服务星运动模拟器8、目标星运动模拟器9、悬吊式微重力模拟系统10和大理石气浮台11。

悬吊式微重力模拟系统10和大理石气浮台11均置于光学暗室5内，服务星运动模拟器8和目标星运动模拟器9放置于大理石气浮台11的表面。服务星运动模拟器8包括服务星气浮基座8-1、灵巧臂驱动控制箱8-2、空间灵巧臂本体8-3、灵巧臂末端视觉相机8-4，灵巧臂驱动控制箱8-2连接于服务星气浮基座8-1的上表面，且用于控制空间灵巧臂本体8-3，灵巧臂末端视觉相机8-4连接于空间灵巧臂本体8-3的末端。目标星运动模拟器9包括目标星气浮基座9-1、折叠帆板9-2、帆板基座9-3、帆板锁紧螺栓9-4，帆板基座9-3连接于目标星气浮基座9-1上，帆板锁紧螺栓9-4将折叠帆板9-2固定在帆板基座9-3上，折叠帆板、帆板基座和帆板锁紧螺栓形成了灵巧臂狭小、非结构化的作业环境。

悬吊式微重力模拟系统10包括外框架10-1，外框架10-1架设于大理石气浮台11的上方。分布式红外测量相机6、太阳光模拟装置7连接于外框架10-1上。外框架10-1上设有垂直运动绳索收放模组10-2、水平运动绳索收放模组10-3、导轨10-5，垂直运动绳索收放模组10-2包括横梁10-6和连接于横梁10-6的第一绳索，横梁10-6的两端滑动连接于导轨10-5，第一绳索的底端为第二悬吊点10-7，用于连接空间灵巧臂本体8-3的末端。水平运动绳索收放模组10-3包括两个分别滑动连接于一侧导轨10-5的滑动部、以及第二绳索，第二绳索的两端分别连接到一个滑动部上，第二绳索上的一点为第一悬挂点10-4，用于连接空间灵巧臂本体8-3的中部位置。第一悬挂点和第二悬挂点均搭载有六维力传感器。垂直运动绳索收放模组10-2、水平运动绳索收放模组10-3通过控制其多连接的绳索的收放来控制绳索末端的拉力，通过悬吊点上搭载的六维力传感器采集受力状态信息，与外框架顶部搭载分布式红外测量相机所测得的位姿信息一起，进行力位协调控制，实现更高精度的灵巧臂重力补偿，绳索收放模组和还可以分别在导轨和横梁上移动，扩大运动补偿的范围。

第一绳索和第二绳索均连接有绳索收放模组，绳索收放模组用于控制绳索的收放，进而将将重力补偿量施加在空间灵巧臂本体8-3上。

服务星气浮基座8-1和目标星气浮基座9-1可以通过气压控制悬浮在大理石气浮台上，消除气浮台平面内的三个自由度方向上的摩擦阻力。灵巧臂驱动控制箱内含有电机驱动模块，用于驱动空间灵巧臂本体弯曲运动，灵巧臂末端视觉相机可以测量与目标点的相对位姿信息，使灵巧臂运动至目标点附近执行操作任务。

该系统的信息流图是：空间动力学目标机1通过Ethercat总线设置太阳光模拟装置7的初始光照信息，并随时间变化改变光照，模拟灵巧臂作业时的空间光照环境；服务星运动模拟器8和目标星运动模拟器9都布置在大理石气浮台11上，分布式红外测量相机6采集两个运动模拟器的位姿信息，并通过Ethercat总线发送给空间动力学目标机1，空间动力学目标机1根据轨道动力学方程和姿态动力学方程解算服务星运动模拟器8的运动方程，并将计算结果发送给运动模拟器控制台3计算服务星运动模拟器上推力器的控制量，然后通过无线通信模块4发送给服务星运动模拟器8，控制其向目标星运动模拟器9接近；服务星运动模拟器8到达目标星运动模拟器9附近后，运动模拟器控制台3通过无线通信模块4将轨迹规划信息发送给服务星运动模拟器8上承载的空间灵巧机械臂，空间灵巧机械臂的末端视觉相机测得的相对位姿信息通过无线通信模块4返回给运动模拟器控制台3用于下一段轨迹规划，并根据空间灵巧臂动力学方程，逐步引导空间灵巧臂末端到达目标星运动模拟器9所承载的折叠帆板附近；分布式红外测量相机6采集空间灵巧机械臂上的标记点位置信息，并通过Ethercat总线返回给地面试验系统控制台2计算出空间灵巧机械臂的臂形信息和末端位姿信息。同时，悬吊式微重力模拟系统10的悬吊点上安装有六维力传感器，用于采集空间灵巧机械臂悬吊处的重力分布情况，并通过Ethercat总线返回地面试验系统控制台2，地面试验系统控制台2根据空间灵巧机械臂的臂形信息、末端位姿信息和悬吊点处重力分布信息计算空间灵巧机械臂的重力补偿量，并根据悬吊式微重力模拟系统的动力学方程，解算为悬吊式微重力模拟系统10的每个绳索收放模组(包括垂直运动绳索收放模组和/或水平运动绳索收放模组)的电机力矩控制量，然后将电机控制量通过Ethercat总线发送给悬吊式微重力模拟系统10的绳索收放模组(包括垂直运动绳索收放模组10-2和水平运动绳索收放模组10-3)，绳索收放模组的力矩电机通过绳索拉力将重力补偿量施加在空间灵巧机械臂上，抵消地面重力环境对空间灵巧机械臂产生的变形。

空间灵巧臂狭小区域精细操作的地面微重力模拟试验系统试验流程：

1)试验准备

(1)完成承载空间灵巧臂的服务星运动模拟器8和承载折叠帆板9-2的目标星运动模拟器9的充气和充电；

(2)启动空间动力学目标机1、地面试验系统控制台2、运动模拟器控制台3电源，启动悬吊式微重力模拟系统10、分布式红外测量相机6电源。打开承载空间灵巧臂的服务星运动模拟器8和承载折叠帆板9-2的目标星运动模拟器9的电源和气阀；

(3)在悬吊式微重力模拟系统10内将各运动模拟器摆放到初始位置，将悬吊式微重力模拟系统10的悬吊点与空间灵巧机械臂上的支撑片连接；

(4)通过悬吊点上的六维力传感器采集空间灵巧机械臂重力分布信息，发送给地面试验系统控制台2，并由其计算出重力补偿值，发送给悬吊式微重力模拟系统10的力矩电机，补偿初始状态空间灵巧臂所受的重力，调平空间灵巧臂；

(5)关闭光学暗室5中的光源，避免庞杂光源干扰，打开太阳光模拟装置7电源，通过空间动力学目标机1总控制界面设置太阳光模拟装置7模拟灯光照，完成初始状态的光照环境模拟。

2)试验阶段

(1)分布式红外测量相机6采集服务星运动模拟器8和目标星运动模拟器9的全局位姿信息发送给空间动力学目标机1。空间动力学目标机1解算服务星运动模拟器8的运动方程，并将计算结果发送给运动模拟器控制台3计算服务星运动模拟器上推力器的控制量，然后通过无线通信模块4发送给服务星运动模拟器8，控制其向目标星运动模拟器9飞去；

(2)服务星运动模拟器8到达目标星运动模拟器9附近的预设位置后与目标星运动模拟器9保持相对位姿稳定。服务星运动模拟器8所承载的空间灵巧机械臂的末端视觉相机测得与折叠帆板9-2狭缝的相对位姿信息，并通过无线通信模块4返回给运动模拟器控制台3用于轨迹规划，运动模拟器控制台3将轨迹规划信息发送给空间灵巧机械臂，空间灵巧机械臂执行相应的轨迹运动至折叠帆板9-2狭缝处；

(3)在空间灵巧机械臂运动过程中，分布式红外测量相机6实时采集空间灵巧机械臂上的标记点位置信息，并通过Ethercat总线返回给地面试验系统控制台2即时计算出空间灵巧机械臂的臂形信息和末端位姿信息；

(4)在空间灵巧机械臂运动过程中，悬吊式微重力模拟系统10悬吊点上六维力传感器采集空间灵巧机械臂悬吊点处的重力信息通过Ethercat总线返回地面试验系统控制台2；

(5)在空间灵巧机械臂运动过程中，地面试验系统控制台2根据空间灵巧机械臂的臂形信息和末端位姿信息以及悬吊点处的重力分布信息，计算空间灵巧机械臂的重力补偿量，并解算悬吊式微重力模拟系统10的每个绳索收放模组上得到力矩控制量，然后将力矩控制量发送给悬吊式微重力模拟系统10的力矩电机，力矩电机通过绳索拉力将重力补偿量施加在空间灵巧机械臂上，抵消地面重力环境对空间灵巧机械臂产生的变形；

(6)空间灵巧机械臂的末端视觉相机测量折叠帆板9-2狭缝内未解锁的帆板固定螺栓的相对位姿关系，并返回给运动模拟器控制台3规划机械臂末端接近路径，根据规划的路径空间灵巧机械臂运动到帆板固定螺栓处执行预设的操作任务；

(7)空间灵巧机械臂完成操作任务后安按照原来进入的路径退出帆板区域，地面试验系统控制台2发出试验停止指示，分布式红外测量相机6停止采集位置信息，地面试验系统控制台2和运动模拟器控制台3存储试验数据；

(8)关闭太阳光模拟装置7，打开光学暗室5照明，断开空间灵巧机械臂、悬吊式微重力模拟系统10和分布式红外测量相机6电源，关闭服务星运动模拟器8和目标星运动模拟器9电源和气阀，关闭空间动力学目标机1、地面试验系统控制台2和运动模拟器控制台3电源，试验结束。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：包括光学暗室(5)、分布式红外测量相机(6)、太阳光模拟装置(7)、服务星运动模拟器(8)、目标星运动模拟器(9)、悬吊式微重力模拟系统(10)和大理石气浮台(11)；悬吊式微重力模拟系统(10)和大理石气浮台(11)均置于光学暗室(5)内，服务星运动模拟器(8)和目标星运动模拟器(9)放置于大理石气浮台(11)的表面；

服务星运动模拟器(8)包括服务星气浮基座(8-1)、灵巧臂驱动控制箱(8-2)、空间灵巧臂本体(8-3)、灵巧臂末端视觉相机(8-4)，灵巧臂驱动控制箱(8-2)连接于服务星气浮基座(8-1)上，且用于控制空间灵巧臂本体(8-3)，灵巧臂末端视觉相机(8-4)连接于空间灵巧臂本体(8-3)的末端；

目标星运动模拟器(9)包括目标星气浮基座(9-1)、折叠帆板(9-2)、帆板基座(9-3)、帆板锁紧螺栓(9-4)，帆板基座(9-3)连接于目标星气浮基座(9-1)，帆板锁紧螺栓(9-4)将折叠帆板(9-2)9固定在帆板基座(9-3)上；

悬吊式微重力模拟系统(10)用于将将重力补偿量施加在空间灵巧臂本体(8-3)上，且分布式红外测量相机(6)、太阳光模拟装置(7)连接于悬吊式微重力模拟系统(10)；

太阳光模拟装置(7)用于模拟光照；

分布式红外测量相机(6)采集服务星运动模拟器(8)和目标星运动模拟器(9)的位姿信息。

2.根据权利要求1所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述悬吊式微重力模拟系统(10)包括外框架(10-1)，外框架(10-1)架设于大理石气浮台(11)的上方；

外框架(10-1)上设有垂直运动绳索收放模组(10-2)、水平运动绳索收放模组(10-3)，垂直运动绳索收放模组(10-2)的绳索连接于空间灵巧臂本体(8-3)的末端、并用于驱动空间灵巧臂本体(8-3)的末端竖直移动，水平运动绳索收放模组(10-3)的绳索连接空间灵巧臂本体(8-3)的中部位置、并用于驱动空间灵巧臂本体(8-3)的中部进行水平移动，进而将将重力补偿量施加在空间灵巧臂本体(8-3)上。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：还包括空间动力学目标机(1)、地面试验系统控制台(2)、运动模拟器控制台(3)、无线通信模块(4)；

空间动力学目标机(1)用于设置太阳光模拟装置(7)的光照；

分布式红外测量相机(6)采集两个运动模拟器的位姿信息，并发送给空间动力学目标机(1)；

空间动力学目标机(1)根据服务星运动模拟器(8)和目标星运动模拟器(9)的位姿信息解算服务星运动模拟器(8)的路径方程，并将服务星运动模拟器(8)的路径方程发送给运动模拟器控制台(3)；

运动模拟器控制台(3)根据服务星运动模拟器(8)的路径方程计算服务星运动模拟器(8)上推力器的控制量，然后通过无线通信模块(4)将服务星运动模拟器(8)上推力器的控制量发送给服务星运动模拟器(8)，控制其向目标星运动模拟器(9)接近；

服务星运动模拟器(8)到达目标星运动模拟器(9)附近后，运动模拟器控制台(3)通过无线通信模块(4)将轨迹规划信息发送给服务星运动模拟器(8)上承载的空间灵巧机械臂，空间灵巧机械臂的末端视觉相机测得的相对位姿信息通过无线通信模块(4)返回给运动模拟器控制台(3)用于下一段轨迹规划，逐步引导空间灵巧臂末端到达目标星运动模拟器(9)所承载的折叠帆板(9-2)附近；

分布式红外测量相机(6)采集空间灵巧机械臂本体上的标记点位置信息，并将标记点位置信息返回给地面试验系统控制台(2)计算出空间灵巧机械臂本体的臂形信息和末端位姿信息。

4.根据权利要求3所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述悬吊式微重力模拟系统(10)连接空间灵巧臂本体(8-3)的悬吊点处连接六维力传感器。

5.根据权利要求4所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述悬吊式微重力模拟系统(10)悬吊点上的六维力传感器采集空间灵巧机械臂本体悬吊处的重力分布信息，并将悬吊处的重力分布信息返回地面试验系统控制台(2)，地面试验系统控制台(2)根据空间灵巧机械臂的臂形信息、末端位姿信息和悬吊点处重力分布信息计算空间灵巧机械臂本体的重力补偿量，并解算为悬吊式微重力模拟系统(10)的每个绳索收放模组的电机力矩控制量，然后将电机控制量发送给垂直运动绳索收放模组(10-2)和/或水平运动绳索收放模组(10-3)，垂直运动绳索收放模组(10-2)和/或水平运动绳索收放模组(10-3)通过绳索拉力将重力补偿量施加在空间灵巧机械臂上，抵消地面重力环境对空间灵巧机械臂产生的变形。

6.根据权利要求2所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述外框架(10-1)设置有导轨(10-5)，垂直运动绳索收放模组(10-2)1包括横梁(10-6)和连接于横梁(10-6)的第一绳索，横梁(10-6)的两端滑动连接于导轨(10-5)，第一绳索的底端为第二悬吊点(10-7)，第二悬吊点(10-7)连接于空间灵巧臂本体(8-3)的末端。

7.根据权利要求3所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述水平运动绳索收放模组(10-3)包括两个分别滑动连接于一侧导轨(10-5)的滑动部、以及第二绳索，第二绳索的两端分别连接到一个滑动部上，第二绳索上的一点为第一悬挂点，第一悬挂点连接于空间灵巧臂本体(8-3)的中部位置。

8.根据权利要求1所述的一种空间灵巧臂狭小区域精细操作的微重力模拟试验系统，其特征在于：所述灵巧臂驱动控制箱(8-2)内含有电机驱动模块，用于驱动空间灵巧臂本体(8-3)弯曲运动。

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